Tabla de Contenidos
Tại sao băng nổi trên mặt nước thay vì chìm xuống như hầu hết các chất rắn? Có hai phần để trả lời cho câu hỏi này: đầu tiên chúng ta sẽ tìm hiểu tại sao một thứ gì đó nổi, và sau đó chúng ta sẽ xem xét tại sao băng nổi trên mặt nước lỏng thay vì chìm xuống đáy.
Tại sao băng nổi?
Một chất nổi nếu nó ít đậm đặc hơn hoặc có khối lượng trên một đơn vị thể tích nhỏ hơn các thành phần khác trong hỗn hợp. Ví dụ, nếu thả một nắm đá vào một xô nước, thì những viên đá nặng hơn so với nước sẽ chìm xuống. Nước nhẹ hơn đá sẽ nổi. Về cơ bản, những tảng đá đẩy nước ra khỏi thùng chứa hoặc dịch chuyển nó. Để một vật có thể nổi, nó phải chiếm chỗ của một chất lỏng có trọng lượng bằng trọng lượng của chính nó.
Nước đạt tỷ trọng tối đa ở nhiệt độ 4°C (40°F). Khi nó trở nên lạnh hơn và đóng băng, biến thành băng, thứ thực sự nhẹ hơn nước. Đối với hầu hết các chất, mật độ tăng ở trạng thái rắn (đông lạnh), nghĩa là chúng thường đậm đặc hơn ở trạng thái lỏng. Nước là khác nhau vì các liên kết hydro.
Một phân tử nước được tạo thành từ một nguyên tử oxy và hai nguyên tử hydro liên kết chặt chẽ với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Các phân tử nước cũng bị hút vào nhau bởi các liên kết hóa học yếu hơn nhiều so với liên kết cộng hóa trị, được gọi là liên kết hydro . Lực hút này xảy ra giữa các nguyên tử hydro mang điện tích dương và các nguyên tử oxy của các phân tử nước lân cận mang điện tích âm. Khi nước nguội đi dưới 4 °C, các liên kết hydro sắp xếp lại để giữ cho các nguyên tử oxy tích điện âm cách xa nhau. Tất cả điều này tạo ra một mạng lưới các tinh thể thường được gọi là băng.
Băng nổi vì nó nhẹ hơn khoảng 9% so với nước lỏng. Nói cách khác, băng chiếm nhiều không gian hơn khoảng 9% so với nước, vì vậy một lít băng nặng hơn một lít nước. Nước nặng hơn chiếm chỗ băng nhẹ hơn, vì vậy băng nổi trên mặt nước. Một hậu quả của điều này được thấy ở các hồ và sông, đóng băng từ trên xuống, cho phép cá sống sót ngay cả khi bề mặt hồ bị đóng băng. Nếu băng chìm xuống, nước sẽ di chuyển lên bề mặt và tiếp xúc với nhiệt độ lạnh hơn, khiến sông hồ đóng băng.
nước đá nặng chìm vào nước lỏng
Tuy nhiên, không phải tất cả nước ở dạng băng hoặc ở trạng thái rắn đều nổi trên bề mặt nước bình thường. Nước đá làm bằng nước nặng, tức là nước chứa đồng vị hydro đơteri, chìm trong nước bình thường. Liên kết hydro vẫn xảy ra trong loại nước này, nhưng không đủ số lượng để bù đắp cho sự khác biệt về khối lượng giữa nước bình thường và nước nặng. Do đó nước đá nặng cũng chìm trong nước lỏng.
